Khảo sát dung dịch đệm chứa axit yếu HA cĩ nồng độ Ca, hằng số axit Ka
và bazơ liên hợp với nĩ (tức là muối MA) cĩ nồng độ Cb thì: HA ⇄ H+ + A-
Ka = [𝐻
+].[𝐴−]
[𝐻𝐴] hay [𝐻+] = 𝐾𝑎[𝐻𝐴] [𝐴−]
Vì HA là một axit yếu, phân ly khơng đáng kể nên cĩ thể coi nồng độ HA khi cân bằng [HA] = Ca, [A-] = Cb, từ đĩ ta cĩ:
[𝐻+] = 𝐾𝑎𝐶𝑎 𝐶𝑏
35
𝑝𝐻 = 𝑝𝐾𝑎 − 𝑙𝑔𝐶𝑎 𝐶𝑏
Cịn đối với hệ đệm tạo từ bazơ yếu cĩ nồng độ Cb, hằng số bazơ là Kb và axit liên hợp với nĩ cĩ nồng độ Ca thì ta cĩ cơng thức tính pH như sau:
pOH = 𝑝𝐾𝑏 − 𝑙𝑔𝐶𝑏
𝐶𝑎
pH = 14 - 𝑝𝐾𝑏 + 𝑙𝑔𝐶𝑏
𝐶𝑎
Ví dụ:
1. Tính pH của dung dịch hổn hợp CH3COOH 0,01M và CH3COONa 0,01M. Biết pKCH3COOH = 4,75.
Đây là hệ gồm axit yếu CH3COOH và bazơ liên hợp CH3COO-
pH = 𝑝𝐾𝑎 − 𝑙𝑔𝐶𝑎
𝐶𝑏 = 𝑝𝐾𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻 − 𝑙𝑔 𝐶𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻
𝐶𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝑁𝑎 = 4,75- lg0,01
0,01= 4,75 2. Tính pH của dung dịch trên nếu thêm vào một lít dung dịch đĩ:
a. 10 mL dung dịch HCl 0,1M b. 10 m dung dịch NaOH 0,1M
Giải:
a) Khi thêm HCl vào thì CH3COONa + HCl = CH3COOH + NaCl
Số mol HCl thêm vào bằng số mol CH3COOH được sinh ra thêm và bằng
với số mol CH3COONa đã phản ứng với HCl = 10. 0,1/1000 = 0,1.10-2M Vậy Ca = 0,01 + 0,1.10-2=1,1.10-2
Cb = 0,01 - 0,1.10-2 = 0,9.10-2
pH = 4,75 – lg(1,1.10-2/0,9.10-2) = 4,66
Như vậy khi thêm 10-3 mol HCl vào 1 lít dung dịch đệm CH3COOH 0,01M
và CH3COONa 0,01M chỉ làm cho pH giảm đi: 4,75-4,66 = 0,09 đơn vị, nhưng
nếu thêm 10-3 mol HCl vào nước thì pH giảm đi 7-3 = 4 đơn vị.
b) Khi thêm NaOH vào thì: CH3COOH + NaOH → CH3COONa + H2O
Tương tự câu a
CCH3COOH = 0,01 – 0,1.10-2 = 0,9.10-2
CCH3COONa = 0,01 + 0,1.10-2 = 1,1.10-2 pH = 4,75 – lg(0,9.10-2/1,1.10-2) = 4,84. Trong trường hợp này pH cũng chỉ tăng lên 0,09 đơn vị.
36
3.Tính pH của hỗn hợp NH4OH 0,01M và NH4Cl 0,02M.
Biết KNH4OH = 10-4,75
Đây là hệ đệm tạo từ bazơ yếu và axit liên hợp với nĩ là NH4+ pH = 14 – pKb + lg(Cb/Ca) = 14 - 4,75 + lg(0,01/0,02) = 8,95